Das Obergeschoss des Museums widmet sich den Funden aus hellenistisch-römischer Zeit sowie der Kunst aus frühchristlicher und byzantinischer Zeit.
Sektor D: Hellenismus und Römisches Reich
Die Funde in Sektor D stammen aus reich ausgestatteten Häusern und Gräbern. Auch die verschiedenen Kulte in Syrakus sind hier repräsentiert.
Eines der Highlights in dieser Abteilung ist eine Statue der Venus – die nach ihrem Entdecker benannte Venus Landolina. Die Marmorstatue, der ein eigener Raum gewidmet wird, ist wohl eine römische Kopie eines hellenistischen Vorbilds und stammt vermutlich aus der ersten Hälfte des 1. Jh. v. Chr.
Insgesamt ist diese Abteilung des Museums durch zahlreiche Statuen aus verschiedenen Kontexten geprägt. Hervorzuheben sind ein ruhender Herkules, eine Hygieia und verschiedene Asklepios-Statuen.
Neben weiteren Göttern (z. B. Mithras) gibt einige Statuen römischer Männer und Frauen. Aus den verschiedenen Tempeln von Syrakus zeigt das Museum zahlreiche Reliefs und Weihgeschenke.
Die Nekropolen von Syrakus wiederum sind mit einer Auswahl an Urnen und Grabbeigaben vertreten.
Sektor F: Frühchristliche und Byzantinische Zeit
Diese Abteilung des Museums befindet sich noch im Aufbau, zeigt aber bereits das bedeutendste Stück dieses Zeitabschnitts. In einer Rotunde, die den ursprünglichen Fundort in der Katakombe von San Giovanni nachbildet, ist der prachtvolle Sarkophag der Adelphia aufgestellt.
Der Sarkophag zeigt verschiedene Szenen aus dem alten und dem neuen Testament sowie in der Mitte die Verstorbene und ihren Mann Valerius in einem muschelförmigen Medaillon. Die Deutung der Darstellungen kann man auf einer großen Wandtafel nachlesen.
Daneben finden sich in diesem Abschnitt ein Wannensarkophag, weitere Fragmente verschiedener Typen von Sarkophagen und verschiedene Inschriften aus der San Giovanni-Katakombe.
Das Museo Archeologico Regionale Paolo Orsi ist in jedem Fall einen Besuch wert und sollte neben dem archäologischen Park der Stadt zum Pflichtprogramm archäologisch interessierter Besucher in Syrakus gehören.